大気の進化が生物の誕生と化石エネルギー資源の形成におおきな役割を果たした。と言う事を先生が言ってましたが・・・大気の進化とはどのようなことなのですか?出来るだけ具体的に教えてください!やっぱり生物の進化と結びつけるような気がするのですが・・・

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A 回答 (2件)

 


  地球の歴史は、参照URL1に出ているように、初期に、微惑星の衝突が原地球を造り、原地球に、微惑星が衝突し続けることで、どんどん大きな惑星となったのです。その大気は、一番最初には、水蒸気、一酸化炭素、窒素などが主要成分だったと考えられます。
 
  しかし、やがて地球は冷却して行き、大気中の水蒸気は冷えて水となり、それは大豪雨となって、地表に降り、この結果、海が形成されました。この頃、地球の原始大気は、二酸化炭素、窒素、水蒸気などであったと思われます。やがて、冷却する地球内部から、硫黄とか、水素、その他色々な原子が大気中に放出されます。これは、後の火山の噴火においても、このような成分が、大気中に放出されました。
 
  しかし、原始大気には、「酸素」がなかったのです。大量の二酸化炭素の多くは、URL1にあるように、海の水に溶け、二酸化炭素による温室効果は過大に働くことなく、地球の表面温度や大気組成は、安定したものとなったとも言えます。
 
  しかし、上で述べたように、原始地球大気には、二酸化炭素や窒素はあっても、酸素はなかったのです。従って、原始的な生命が生まれ、展開した時、彼らは、酸素を必要としない体機構を持っていました。参考URL2にある、二酸化炭素から酸素を、水を媒介に作り出す、藍藻類の発生によって、大量に、二酸化炭素から酸素が造られるようになりました。
 
  原始生命は、太陽の光のエネルギーを取り込んで光合成を行っていたのですが、原初の光合成細菌は硫化水素や硫黄、水素を媒介に、水蒸気や硫黄を作り出していました。やがて、藻類が誕生し、藻類は、二酸化炭素から酸素を生み出す光合成反応を行い、これに続く真核藻類や一般の植物の誕生と発展で、地球大気中の二酸化炭素は、次第に酸素へと置き換わって行きます(URL3参照)。
 
  約7億年前、陸上植物の出現とほぼ同じくして、地球大気中の酸素濃度は上昇をやめ、安定化します。約6億年前、海生動物が誕生し、やがて、古生代カンブリア紀となり、生物の驚くべき多様化が現れます。カンブリア紀から、4億4千万年ほど前のオルドヴィス紀までのあいだに、大気の酸素は、高空で電離し、オゾン層ができます。これによって、水に守られていない陸上が安全となり、様々な生物の陸上への進出が起こります。
 
  約4億年前のシルリア紀には、地上にはシダ植物が繁茂し、小型昆虫などの動物が多数出現します。次のデボン紀なかばには、造山運動が活性化し、この影響でか、地球大気は冷却します、低温となります。しかし、約3億4千万年前から始まる石炭紀には、地球は高温多湿に変じ、巨大シダ植物が大繁茂し、地球大気は、酸素濃度が過剰になって行きます。この時代の植物化石が蓄積され炭化したものが、世界中で、優良な石炭として採掘され、そこから、この時代が「石炭紀」と名付けられました(石炭は他の時代にも産出します。高温多湿で植物生育の条件が整った場合、大規模に植物が繁茂し、蓄積されると石炭となるからです)。
 
  これ以降の時代については、酸素濃度と二酸化炭素濃度は、交互に増えたり減ったりしながら、安定状態を維持します。植物の大繁茂は、大気中の酸素濃度を高め、動物の増加となり、動物は酸素を消費し、こういうサイクルが続いて行きます。火山運動の活発な時代には、噴火産出物質として、硫黄や窒素や水蒸気が出て、地球大気組成に影響を与えましたが、それも、やがて、動物などの体内や、海や地球自体に吸収され、大気成分は安定して今日に至りました。
 
  このように、植物の発生や展開、動物の発生や展開で、地球大気の組成は、二酸化炭素を中心とする組成から、酸素を含む、現在のような組成に変化して来ました。これを、「大気の進化」と呼べるでしょう。(こう言ったプロセスは、参考URL6で、表になってまとめられています)。
 
  石炭は、上に述べたような事情で形成されましたが(詳しくは、参考URL5も参照)、石油の方は、わたしが知っている範囲では、生物遺骸が蓄積して、これが圧縮などを受けて変質して液状になったという説と、石油無機物起源説の二つがあったと思います。石油は、石炭と同様に、古生代石炭紀と、中生代白亜紀(約1億年前)に集中して形成されたとされますが、石炭は陸上で造られたのに対し、石油は主に海中で造られました(珪藻など植物プランクトンの遺骸が蓄積されて石油となったとされます)。
 
  参考URL1:(原始)地球の歴史
  http://www.ohta-geo.co.jp/x/furuta/benkyou/tikyu …
 
  参考URL2:酸素発生型光合成と藻類
  http://www.biol.tsukuba.ac.jp/~inouye/ino/etc/ox …
 
  参考URL3:地質時代の二酸化炭素と酸素の割合
  http://www.biol.tsukuba.ac.jp/~inouye/ino/etc/O2 …
 
  参考URL4:大気組成の変遷
  http://www3.justnet.ne.jp/~hagiya/atmosph1.htm
 
  参考URL5:植物の上陸と大気組成の変化
  http://www3.justnet.ne.jp/~hagiya/ccycle1.htm
 
  参考URL6:空気の起源-表
  http://www.putiputi.co.jp/inpaku/kigen.htm
 
  参考URL7:地質Q&A-石油と石炭
  http://www.aist.go.jp/GSJ/oLT/sgk/soudan/qanda.h …
 

参考URL:http://www.putiputi.co.jp/inpaku/kigen.htm
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しばらく.関係してなかったのでかなり間違えているはずです。



原始の大気組成は.硫酸か硝酸か硫化水素酸の海.雷の放電.と強いけんきせいを示し酸素がない。このような大気をフラスコの中で再現して.放電を繰り返して.アミノ酸や核酸を合成した科学者がいました(名前忘却)。

その後コアゼルベート(名称疑問)と呼ばれる自己増殖する物がうまれ.生物へと進化して行きました。
最初に発生したのは.おそらく硫酸還元菌(名称疑問)のような菌でしょう(日本海溝の地底で見つかりました)。熱と水と硫酸で生育し.有害な酸素を放出して増えました。その後植物プランクトンが発生して.光と二酸化炭素から生育し有害な酸素を大気中に放出しました。その結果.大気中の酸素濃度が上昇し.今度は酸素呼吸静物が発生しました。

だいたいこのような流れだったと記憶しています。
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Q環境基準について

中国、韓国、タイ、フィリピン、台湾の大気汚染物質の環境基準値に
ついて調べています。中国、韓国、タイ、フィリピンについては、
何とか調べられたのですが、台湾が見つかりません。台湾環境保護省は
すでに調べました。台湾以外の情報でも結構ですので、待ってます。

Aベストアンサー

私も以前、韓国環境省の情報を得るのに苦労したことがあります。
その際、このページでも見つからなかったので、直接大使館に聞いてみました。

きちんと目的を述べて、お願いしたら丁寧に教えていただくことができました。

台北駐日経済文化代表処や試料センターがあるようなので、一度
問い合わせをしてはいかがでしょう?情報提供や交流が目的の施設なので、
日本語で対応してもらえますよ。

参考URL:http://www.roc-taiwan.or.jp/

Qあきる野市の化石発掘場所

東京都はあきる野市で、化石の取れる所があると聞きました。
場所などを知っている方がいましたら、教えてください。
なんべんもスイマセン!!

Aベストアンサー

あきる野市 五日市郷土館のことなのかな?下を見て下さい。

参考URL:http://www1.neweb.ne.jp/wa/kyhp/jtokyo.html,http://www.amy.hi-ho.ne.jp/mizuy/arc/idx/m50.htm

Q環境基準値の設定根拠について

水質汚濁に係わる環境基準、地下水の水質汚濁に係わる環境基準、土壌の汚染に
係わる環境基準といった環境基準値が環境基本法に基づいて制定されています。
しかし、これらの環境基準値の設定根拠をどう調べても分かりません。
どなたか「カドミウム」、「シアン」、「有機リン」、「鉛」、「六価クロム」、
「ヒ素」、「総水銀」、「アルキル水銀」、「PCB」、「銅」、「ジクロロメ
タン」、「四塩化炭素」、「1,2-ジクロロエタン」、「1,1-ジクロロエ
チレン」、「シス-1,2-ジクロロエチレン」、「1,1,1-トリクロロエ
タン」、「1,1,2-トリクロロエタン」、「トリクロロエチレン」、「テト
ラクロロエチレン」、「1,3-ジクロロプロペン」、「チウラム」、「シマジ
ン」、「チオベンカルブ」、「ベンゼン」、「セレン」の設定根拠をお教えくだ
さい。上記物質の設定根拠が記載されている文献でも構いません。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 keroroさんが紹介されてますが、横浜国立大学の中西準子先生の本で「水の環境戦略」(岩波新書)があります。ここに、水質環境基準の設定根拠について、述べられています。
 また、水質環境基準は飲料水として人が摂取した場合の毒性影響を根拠に定められているのですが、地下水についても飲料水と考えていますので、水質環境基準と同じ値となっています。土壌環境基準については、土壌から溶出してきた際に、地下水が環境基準を越えないようにと言う観点から設定されています。

Q東京近郊で化石堀り・・・。

東京からなるべく日帰りでいける、化石の掘れるところを知らないでしょうか?
または、ここはちょっと遠いけどすごい化石があるよ、とかでもいいです。
化石といっても恐竜とかが目当てじゃなくて、貝とか葉っぱとかのを、地道に探したいと思っています。特に東京近郊の場所、知ってる方がいらっしゃいましたらぜひ教えて下さい!

Aベストアンサー

 こんにちは。
 やたらに掘れる(勝手に掘って良い)ものではないので、なかなかむつかしい質問かとも思いますが、多少の心当たりを。

 先ず、体験的発掘が出来るところはないかと捜しましたが、例えば有名な那須の塩原でもそういうことはやっていないようです。茨城の日立宛辺りにも化石の展示館が有るようですが、関心が有るようでしたらご自分で確認下さい(検索ですぐに出てきますので両者URLは略)。
 次に、埼玉の秩父の方に有名な「ようばけ」(ばけ、とか、はっけというのは崖のことで、東京国分寺の「はけの道」、同じく大森の「八景坂」など皆これに由来しています)が有ります。秩父古成層の崖で化石が含まれているということです。私は地理の実習で現地を見学しました。
 ここで実際に化石を採集している人のページも有りますのでそちらをご覧下さい↓。
 ただし、
http://www.asahi-net.or.jp/~fx3j-aid/kofun/saitama/45_ogno/ogano1.html
には、「町天然記念物」とあります。保護されているので、崩れている岩を壊して化石を探すのは良いとしても、崖から直接採集するのは禁止されていると思いましょう。第一危険です。
 この地域の周辺のことは
http://www.kumagaya.or.jp/~sizensi/event/e_repo/20001022/geo001022.html
も読むと良いでしょう。こちらでも川原の石から化石を採集するという記述があります。

 さて、これ以外では、これも私が実際に体験したものですが、三浦半島の金沢八景駅に近い野島公園に化石が含まれる地層があります。もっともそれはもう30年以上前のことで、しかも崖を直接崩して掘り出す方法ですから、現在それが認められているのかどうか、非常に疑問があります。
 今では横浜市がきちんと管理していますから、どうしてもというなら事前に確認した方が良いのではないでしょうか。
http://www.city.yokohama.jp/me/green/keikaku/kouen015.html
 実は野島でなくとも、近くの同じ地層のところなら同じことなのですが、適当な場所というのは有りそうで無いだろうと思います。

 最後にこのような場所を捜すための参考書として、「日曜の地学」(築地書館)を挙げておきます。現在25巻まで出ているようですが、県別または2・3県ずつで地質や地形の解説と見学、鉱物や化石の採集のガイドが載っています。多分図書館には近隣の地域のものなら入っていると思います。
 ずっと詳しく紹介して有りますよ(残念ながら私はきょうだいから借りて読んだだけです)。
 

参考URL:http://www2.famille.ne.jp/~akata/fami-hiking/maruyama/maruyama02.html

 こんにちは。
 やたらに掘れる(勝手に掘って良い)ものではないので、なかなかむつかしい質問かとも思いますが、多少の心当たりを。

 先ず、体験的発掘が出来るところはないかと捜しましたが、例えば有名な那須の塩原でもそういうことはやっていないようです。茨城の日立宛辺りにも化石の展示館が有るようですが、関心が有るようでしたらご自分で確認下さい(検索ですぐに出てきますので両者URLは略)。
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Q二酸化窒素の環境基準

二酸化窒素と環境基準について調べているのですが、1978年に二酸化窒素の環境基準が大幅に緩和された理由がどうしてもわかりません。なぜ反対があったにも関わらず強行されてしまったんでしょうか?ご存じの方教えてください。

Aベストアンサー

これは産業界と通産省の要望により改訂が行われたという
のが結論ですね。


その当時は環境の道に入っていなかったんで、当時の関係
者の話を聞いたり資料を読んでの個人的見解ですが...。

【産業界の主張(私が理解している要旨)】
 ○1973年の値は疫学的に見て厳しすぎ、この基準を
  達成するための設備投資の多さを考えると、妥当な
  数字に改訂することが望ましい。
  (電力・鉄鋼・自動車・通産省の共同主張)

たしかに、1973年の基準値決定の元となったデータ類を
見たら、要所が不明瞭で、恐ろしく安全サイドに寄った
データを主に採用しているなんて点がありますし(※)
1973年の数字を遵守しようとすると、産業界全体で4,000
億円弱の投資が必要だったようで、当時の各社業績では耐
えられなかったって面では同情できる部分も無いではないんですが....。

 ※:この面にはmugisakenomiさんの云われるような
   こともあった様子です。

当時で云えば欧米よりも数段厳しくって、しかも技術的に
見て達成が可能な基準だし、一カ所に大量の車が集中する日本の道路行政を放置して考えるのは不味かろうと思うん
ですね。

しかも、電力・鉄鋼・自動車という、当時「NO2排出量の
多い御三家」が通産省と組んで、1971年に発足した若い環
境庁をこづき回して、中央公害対策審議会に諮問せずに
環境庁の行政判断で国会に法案を提出して可決させてし
まうという裏技を使ったようで、ますます駄目ですね。

もちろん、「明日からNOXを排出しない製品しか生産して
はならない」って話なら、こらぁ無茶なことなんで、蹴っ
てしまうシナリオもあるでしょう。

でも、一般家庭から排出されるNOXの削減なんて期待でき
ないことだし、ドライバーに制限を掛けても十分な効果
が得られないのは当然なんだから、辛くても企業がなん
とか遵守して排出量を減らすしか道はないと。

 ※:ちなみに、今も昔もNOXの最大発生源は自動車
   やバイクなどで、現有台数を3~4割減らさな
   いと環境基準達成は困難みたいですね。
   でも、車やバイクを4割削減って、一般国民は
   協力しないでしょうね...。

その上で、設備投資がしづらいなら、国に融資制度の
実現を求めて、これに伴う製品の値上がりは購買者に
負担してもらう、それを非難する人が居たら「環境を
守る製品を作るなら、そのくらいのコストが必要なんで
すよ」って事で、国民合意を醸成することに力を傾注す
るってシナリオが当然だったんでしょうが....。

なんで(簡単で当然の方法を)やらなかったのかについて
は、今となっては謎ですね。

これは産業界と通産省の要望により改訂が行われたという
のが結論ですね。


その当時は環境の道に入っていなかったんで、当時の関係
者の話を聞いたり資料を読んでの個人的見解ですが...。

【産業界の主張(私が理解している要旨)】
 ○1973年の値は疫学的に見て厳しすぎ、この基準を
  達成するための設備投資の多さを考えると、妥当な
  数字に改訂することが望ましい。
  (電力・鉄鋼・自動車・通産省の共同主張)

たしかに、1973年の基準値決定の元となったデータ類を
見たら、要所...続きを読む

Q天然資源を開発するの「開発」の意味

「天然資源を開発する」とは、天然資源を地球から掘削などして取り出すことですか?
それとも、取り出した天然資源を使えるところまで加工するところ(例えば原油を加工して軽油などにすること)を指すのですか?
例えば、石油掘削施設を指して、「あれはなに?」とたずねられたら、「あれは石油を開発しているんだよ(=掘削しているんだよ)」のように使うのですか?

「天然資源を開発する」と言われると、バイオ燃料など新たに「創り出し」たり、今まで使用したことのなかったシェールガスを使えるようにする過程を「開発する」と言うような感じがするのですが。
辞書を読んでみたのですが、いまいちわかりません。

Aベストアンサー

バイオ燃料やシェールガスやメタンハイドレートなどは、「新たなエネルギー資源の開発」と言えます。
今まで利用していなかった天然資源を商業的に利用するための技術開発から生産設備の建設まで多岐にわたります。
太陽光発電、風力発電、潮力発電、地熱発電などの技術開発や設備建設もあります。

石炭や石油や天然ガスなどの採掘は「既存エネルギー資源の生産活動」でしょう。
新たな炭坑・油田・ガス田の開発はあります。新しい鉱脈を探索・試掘調査し、埋蔵量や品質などを調べて採算が取れそうなら、生産設備(採掘・一次精製など)、蓄積・輸送基地を建設する。それも開発と言えます。

エネルギー資源の開発・生産だけでなく、鉱物資源(鉄鉱、非鉄金属、レアメタル、レアアースなど)の資源開発・生産活動もあります。

Q澱粉溶出の環境基準について

澱粉溶出の環境基準についてです。

澱粉の使用量は1kg/平方メートルで板状に固化されています。面積は1000平方メートルの量で雨水でゆっくり溶出しており、近くの河川に流れ出る可能性があります。
この程度の溶出では河川に影響ないのでしょうか?

環境基準のこと、澱粉で判る方がいらっしゃいましたらご教示を宜しく御願いします。

Aベストアンサー

デンプンという物質そのものは、リスク評価と呼ばれる一連の試験の対象となるような有害な物質ではありません。
食品に含まれている成分ですから、当然ですね。

環境基準に関係する可能性があるとしたら、BOD(生物化学的酸素要求量)、SS(浮遊物質量)、DO(溶存酸素量)といった、水辺の生き物の生活に関るような項目ですね。

具体的な判定は、測定しない限り、不可能です。
管轄の市町村やその測定機関にお問い合わせください。


>この程度の溶出では河川に影響ないのでしょうか?

まず、「影響がある」と判断する基準は、人それぞれの価値観によってバラバラです。
環境測定を行ったとき、小さくても、データ上全く影響が出ないとは言えません。
少しは検出されることのほうが普通でしょう。
しかしだからといって、それが憂慮すべきデータか否かの判断は、科学的な検討により、別に行う必要があります。

人間社会にとっては大きな影響がなかったとしても、小さな水生生物にとっては、一時的に影響が出る場合もあるでしょう。
酸素が減って、魚が浮くとか。
生物にとって暮らしやすい環境の維持というのは、結構、繊細な課題です。
ちょっとしたことですぐに影響が観測されることもあります。
あるときは小さな生物に対して目に見える影響が出たのに、別のときには出ず、両ケースの違いは何だったのかと聞かれても、確実な答えを出すのは難しいということも多いです。
ただし、何事も程度の問題であって、近年では、多くは一時的な影響で終わります。


環境基準とは、科学的な検討を経て厳しい値に設定された、「行政目標」に過ぎません。
これを守ることができていれば、さすがに、かつての公害のような健康被害が観測されるとは考えられないだろうという意味です。
したがって仮に、基準を少しクリアできていなかったとしても、その事実だけで危険だとの結論を導くことは不可能です。
目標ですからね。

原発事故による放射能汚染への対策なども、環境基準とは呼んでいませんが、同様です。

基準の設定されていない項目には、リスクが存在しないという意味ではありません。
微小なリスクも含めるなら、日常生活のあらゆる場面、あらゆる環境、あらゆる飲食物にリスクを考えることは可能です。

そもそも、測定もできないほど微小なリスクまで考えるとき、本当の意味で安全か危険かを判断することは、哲学などにも関ってくる難しい問題です。
便宜的に定めた数値などでは割り切れないし、完全に正しい答えを知っている人はどこにもいません。
世の中に存在するあらゆるリスクどうしを比較して、優先順位を付けながら暮らしているに過ぎません。
あまりにも小さいリスクの場合、被害を一生実感しないまま、余命が尽きてしまうのだから。

デンプンという物質そのものは、リスク評価と呼ばれる一連の試験の対象となるような有害な物質ではありません。
食品に含まれている成分ですから、当然ですね。

環境基準に関係する可能性があるとしたら、BOD(生物化学的酸素要求量)、SS(浮遊物質量)、DO(溶存酸素量)といった、水辺の生き物の生活に関るような項目ですね。

具体的な判定は、測定しない限り、不可能です。
管轄の市町村やその測定機関にお問い合わせください。


>この程度の溶出では河川に影響ないのでしょうか?

まず、「影響がある」...続きを読む

Q化石のでき方を教えてください

化石のでき方を教えてください

Aベストアンサー

既に回答は出てますので別な観点からアドバイス

私も以前から疑問に思ってたことがあります
何で石になるのか?どうゆう過程でなるのか?です
答えは動植物の炭素CがシリコンSiに何万年もかかって入れ替わるのだそうです(TVより)
Siは岩石の主成分ですから な~る程と思いました

Q地下水環境基準について

地下水環境基準で健康項目はあるのですが、生活環境項目のないのは何故でしょうか。教えてください。

Aベストアンサー

摂取することにより、健康被害が発生すること(だけ)を念頭においているから、

と聞いたことがあります。

Q地球大気

地球大気の総量というのは掲載してある文献を見たことはあるのですが、具体的にどのような計算で算出されるのでしょうか? あまりにも漠然とした質問で非常に申し訳ありません。

Aベストアンサー

 
  これは、確か二階の偏微分方程式を解いていたような記憶があるのですが、あれは惑星学の理論的な大気密度の分布を計算していた式のような気がしてきました。そして、よく考えると、非常に単純に計算できるのではないかという考えになりました。
 
  これについて、赤道上でも、また南極・北極点上でもいいのですが、それらの地点の大気圧は、平均して1気圧だという「事実」があります。大気は、上空に向かって、層にもなっていて、空気の大域的な温度によって、低気圧とか高気圧が発生し、地上の気圧が、20分の1ぐらいの幅で変動することが知られています。
 
  しかし、何故、基本的に「1気圧」なのかという疑問が起こります。赤道でも、南極・北極でもいいですが、上空に仮に風がなく、大気が非常に高いところまで安定している状態を考えます。そういう状態はないかも知れませんが、1秒の10分の1とかを考えると、近似的に、そういう状態がありえると思います。
 
  この時、何故、地表では、1気圧なのか。地表から1mぐらいの場所を考え、0mから1mで空気の層を考え、1mから2mでも空気の層を考えます。すると、上の空気が下の空気に落ちてこないのは、自由運動している大気の分子が、互いに弾性衝突を行い、第一の層の垂直上向きの圧力と、第二の層の垂直下向きの圧力、つまり、分子の運動エネルギー成分のなかで、第一層の上向きの成分の総和と、第二層の下向きの成分の総和が、釣り合っているので、第二層が第一層に「落ちてこない」のだと言えそうです。1m刻みで、上空へと空気の層を考え、同時に、仮想的に、底面1平方mほどの円筒のようなものを考えます。この円筒は、側面方向の運動については、弾性衝突するか、または貫通して円筒に侵入してくる分子に対しては、円筒から出て行く分子という具合で、横方向の圧力では、釣り合っていることになります。
 
  この仮想の円筒で、(円筒というより、煙突みたいなイメージです。横方向の作用は、相殺されるとした時点で、理想的な弾性衝突面で内側を構成された、煙突または円筒と考えてもよいからです)、下から順に空気の層を考えると、第一層と第二層のあいだがそうであったように、第n層と第n+1層のあいだでは、分子の運動エネルギーの下向きと上向きの総成分が、釣り合っているのだと考えざるを得ません。釣り合っていない場合、上層の下層への落下、または、下層の上層への上昇が起こり、これは、大気のなかで、対流が起こることを意味するのです。
 
  しかし、いま考えているのは、風がなく、平静な状態の赤道または南極などの地点の上空の大気です。これらは、遙かな上空まで、分子の運動エネルギーの総和成分の均衡で釣り合っているとしか考えられません。
 
  しかし、非常に重要なことがあります。それは、上空に行くにつれ、何故か気圧が低くなって行くということです。富士山とか、ヒマラヤの頂上では、気圧が低く、ヒマラヤなどは、酸素ボンベがないと酸素圧が小さくて昇れないほどです。またティベットなどの高地も、気圧が低く、高山病になる人がいます。
 
  成層圏に達するところまで上がると、ほとんど気圧は、数%になっています。もっと上昇すれば、もっと低くなって行き、やがてゼロになるのです。
 
  空気の分子は、温度が上昇すれば、運動エネルギーは増大しますが、同じ数の分子で占める体積が大きくなります。仮想の円筒のなかで言えば、上に行くほど、一般的に、空気分子の運動速度は速くなり、つまり、熱くなり、代わりに、密度が減って行きます。しかし、n層とn+1層のあいだの、衝突エネルギーの成分総和の均衡は維持されているはずです。維持されていなければ、対流が生じるからです。この場合、対流のない、風のない、静かな、大気状態を考えているので、対流はないのです。また、仮に対流があっても、全体として、この円筒の底面では、気圧は1気圧前後に維持されます。
 
  この話は、底面つまり地表面の1層と、1万メートル上空の1万層を較べて見ると、はっきりするでしょう。1万メートル上空の空気層は、気圧が0.05%かそれ以下のはずです。つまり、1層と1万層が接触すると、瞬間に、1層の空気は、1万層の空気領域に流れ込むのです。
 
  しかし、1層、2層、3層、と上昇する過程で、こういうことは起こらない訳で、何時の間にか、気圧はゼロに近づいて行くのです。
 
  ここでは、気圧の原因として「空気分子の運動エネルギー成分」だけを考えて来たのです。しかし、それ以外の力が加わっているとしか云えないでしょう。白夜の北極でも、地表というか氷水面の気圧は1気圧です。太陽の光のエネルギーは、おそらく関係ないのでしょう。それは、高気圧や低気圧の原因ではあっても。
 
  では何が、1層と1万層のあいだで、連接する層のあいだの力の均衡を維持しつつ働いたのか。それは、大気分子の持つ質量の地球中心へと向かう重力以外に考えられないのです。分子の質量にかかる重力なら、層と層のあいだでは、ほとんど無視できるぐらいに小さく、しかし、千層とか離れると、仮想円筒内に含まれる千層分の分子にかかる地球引力の総和は、無視できないぐらい大きくなるのです。
 
  ここで、仮想円筒は、気圧ゼロにほとんど近い、超高空まで考えます。すると、地表における「1気圧」とは、地表の運動大気分子が、地表に衝突して発生させている衝突のエネルギーの総和だということになりますが、地表の分子を、これだけ大きな「総エネルギー」にした理由は何かというと、第1層の遙か上に重なっている空気の層の全質量にかかっている重力だということになります。
 
  重力加速度は、高度1万メートルぐらいでは、そんなに変化しません。高度10万メートルでもあまり変わりありません。大気は、高度10万メートルで、その大部分が層となって存在しています。高度10万メートルの気圧は、セロに近いのです。
 
  つまり、地表の「1気圧」は、実は、仮想円筒で考えると、この円筒のなかの層を成した空気の質量に重力加速度が加わって生まれた力だということになります。
 
  1気圧は、水柱換算で、ほぼ10メートルです。底面1平方メートルの仮想円筒を考えると、1平方メートルの面積にかかる力は、底面1平方メートルの水柱10メートル分の力と等しくなります。重力加速度は同じ値であるなら、これは、とりもなおさず、底面1平方メートルの仮想円筒のなかの空気の総重量が、底面1平方メートルの水柱10メーチルの質量(重量)と等しいということになるのです(この質量は、10トン=10^4 kg です)。
 
  地表の1平方メートルには、その上空に、10トンの大気があることになります。そうとすれば、地球の全表面積を求め、平方メートル単位でかけると、地球の全表面上にある大気の全質量が計算で出てくるでしょう。
 
  地球の半径は、赤道面で6378kmです。地球を球体と考えて、その全表面積を求める式を考えると、それは4πr^2 です。これに、r=6.378X10^6 m を代入して、全表面積を計算し、これに、先の1平方メートル当たりの大気質量 10^4 kg をかけます。こたえは、4*π*(6.378*10^6)^2X10^4 =5.11*10^18 kg です。これは、地球大気の総質量とされる、5.1*10^18 kg とほとんど等しい値です。水柱の長さ10メートルが、もう少し長かった可能性があります(また、赤道半径で計算しているのでずれているのでしょう)。
 
  標準重力加速度で、1気圧に対応する水柱の長さは=1033.2276 cm であり、つまり、10.332276 m です。10^4 の代わりに、1.03323*10^4 をかけると、4πr^2*(水柱重量)= 5.111855*10^14 * 1.03323*10^4 =5.282*10^18 kg です。これは大きくなり過ぎですが、回転楕円体の地球を球体としたからかも知れません。
 
  極半径r=6357km=6.357X10^6 m を使うと、
  4*π*(6.357*10^6)^2X1.03323*10^4=5.247*10^18 kg です。まだ大き過ぎます。何か見逃しているのか(計算間違いをしているのか)も知れませんが、ほぼ、近い数字が出てきます。
 

 
  これは、確か二階の偏微分方程式を解いていたような記憶があるのですが、あれは惑星学の理論的な大気密度の分布を計算していた式のような気がしてきました。そして、よく考えると、非常に単純に計算できるのではないかという考えになりました。
 
  これについて、赤道上でも、また南極・北極点上でもいいのですが、それらの地点の大気圧は、平均して1気圧だという「事実」があります。大気は、上空に向かって、層にもなっていて、空気の大域的な温度によって、低気圧とか高気圧が発生し、地上の気...続きを読む


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